Zirkonium: productie in Rusland

Zirkonium in zijn elementaire vorm is een zilverwit metaal, gekenmerkt door dergelijke karakteristieke eigenschappen als weerstand tegen corrosie en plasticiteit. In de natuur is het vrij vaak, maar tegelijkertijd is het heel verspreid. Grote deposito's van het zijn tot nu toe niet gevonden. Mensen ontdekten eerst over de mogelijkheid van het bestaan van dit metaal in 1789. Toen ontdekte de chemicus M. Klaprot per ongeluk zijn oxide tijdens het onderzoek van het zirkoonmineraal. In zuivere vorm werd dit metaal pas in 1925 verkregen. In de moderne wereld wordt zirconium, waarvan de productie in grote mate wordt gebruikt, in diverse industrieën gebruikt. Natuurlijk zijn veel binnenlandse bedrijven ook betrokken bij de productie.

Algemene beschrijving

Ongewone eigenschappen zijn wat vooral bepaald wordt door de industriële waarde van een relatief zeldzaam metaal, zoals zirkonium. De productie is gunstig voor de nationale economie door:

1. Hoge mate van chemische bestendigheid. Zoutzuur op dit metaal produceert absoluut geen actie, en met zwavel reageert het alleen bij een concentratie van niet minder dan 50% en temperatuur boven +100 graden.

2. Het vermogen om in de lucht te branden met vrijwel geen rook. Zelfontstekende zirkonium (fijn gedispergeerd) kan al bij een temperatuur van 250 ° C

3. Biologische traagheid. Zirkonium heeft absoluut geen schadelijk effect op het menselijk lichaam of de dieren. Voordelen, in tegenstelling tot het algemeen geloof, kan hij helaas ook niet brengen.

Zeer geëist in de industrie is niet alleen het eigenlijke metaal zelf, maar de verbindingen ervan. Het zirconmineraal wordt bijvoorbeeld onderscheiden door een zeer hoge hardheid en een aangename diamantglans. Daarom wordt het soms gebruikt als een goedkope substituut voor diamanten. In de afgelopen jaren is zircon echter minder en minder gebruikt in sieraden. Momenteel worden imitatiediamanten vaak gemaakt van kubieke zirkonia (kubieke zirkonia).

Waar te gebruiken

De productie van zirkonium op dit moment is een van de belangrijkste gebieden van de metallurgische industrie. Hoewel het in veel gebieden van de nationale economie wordt gebruikt (bijvoorbeeld bij de vervaardiging van medische instrumenten of pyrotechnische apparaten), wordt het meest gebruikt in watergekoelde energie reactoren bij kerncentrales.

Grondstoffen voor productie

De massafractie zirkonium in de aardkorst vanwege zijn afwezigheid is helaas nog niet vastgesteld. Volgens wetenschappers kan het 170-250 gram per ton zijn. Eigenlijk zijn de zeer mineralen van zirkonen in de natuur er veel. Op dit moment weten wetenschappers ongeveer 40 van hun rassen. Echter meestal worden alleen de volgende grondstoffen gebruikt voor de productie van zirkonium:

• baddeleyite;

• eudialite;

• Zirkoon.

Grote afzettingen van zirkonen op de planeet, zoals reeds vermeld, bestaat niet. In Rusland zijn er maar een paar kleine deposito's van soortgelijke mineralen. Ze worden ook ontgonnen in landen zoals de VS, India, Brazilië en Australië. Het meest voorkomende mineraal van alle gebruikte zirkonium is natuurlijk zirkoon (ZrSiO4). In de meeste gevallen is het gepaard met hafnium.

Zirkoniumproductie in Rusland: eigenschappen

In de Russische Federatie is het enige bedrijf dat momenteel dit metaal produceert, de Chepetsky Mechanical Plant, gelegen in Glazov (Udmurtia). De eerste winkels werden gebouwd aan het begin van de Tweede Wereldoorlog. In 1942 had de fabriek zijn volledige ontwerpcapaciteit bereikt. Op dat moment werden patronen hier voornamelijk geproduceerd. In 1946 werd de onderneming omgeschoold naar een fabriek voor de productie van metallisch uranium. Later (in 1957) werd zirconium, en dan werden supergeleidende metalen, calcium en titanium hier geproduceerd. Vandaag is deze onderneming onderdeel van TVEL Corporation, een van de wereldleiders in de productie van nucleaire brandstoffen. Beleggingen in de productie van zirkonium bij CME van TVEL komen jaarlijks uit miljarden roebels. Vandaag levert deze onderneming zirkonium op de binnenlandse en wereldmarkt:

• bars;

• bars;

• buizen;

• wire;

• vellen;

• Accessoires voor TVS en TVEL.

Ook bij de Chepetsk Mechanical Plant worden souvenirs gemaakt van dit metaal gemaakt.

Verwerking van grondstoffen en bereiding van zure oplossingen

Zirkonium, waarvan de productie een complex technologisch proces is, is metaal vrij duur. De fabricage begint met schoonmaken, afkomstig van deposito's, erts. Verwerking van grondstoffen omvat gewoonlijk de volgende handelingen:

• Verrijking met de zwaartekracht methode;

• Zuivering van het verkregen concentraat door elektrostatische en magnetische scheiding;

• Ontbinding van het concentraat door chlorering, fusie met kaaszuur of fluorosilicaat kalium, sinteren met kalk;

• Uitlogen met water om siliciumverbindingen te verwijderen;

• Ontleding van het residu met zwavelzuur of zoutzuur om sulfaat of oxychloride te produceren.

Het fluorosilicaatspektrum wordt met verwarmd water behandeld met verzuurd water. Na het afkoelen van de verkregen oplossing wordt kaliumfluorzirkonaat vrijgegeven.

verbindingen

De volgende fase in de productie van zirkonium is de bereiding van zijn verbindingen uit zure oplossingen. Hierbij kunnen de volgende technologieën worden gebruikt:

• Kristallisatie van zirkoniumoxychloride door verdamping van zoutzuuroplossingen;

• Hydrolytische neerslag van sulfaten;

• Kristallisatie van zirkoniumsulfaat.

Reinigen van hafnium

Zirkonium, de technologie van productie in Rusland (zoals inderdaad overal in de wereld), die vrij complex is, moet van deze onzuiverheid noodzakelijk worden gescheiden. Voor het reinigen van het metaal uit hafnium kan het volgende worden gebruikt:

• Fractionele kristallisatie van K2ZrF6;

• Extractie met oplosmiddelen;

• Selectieve reductie van tetrachloriden (HfCl4 en ZrCl4).

Hoe het metaal zelf te krijgen

Methoden voor de productie van zirkonium zijn verschillend. In de industrie kan metaal worden gebruikt:

• In de vorm van een poeder of spons;

• Compact smeedbaar;

• Hoge zuiverheid.

In het eerste stadium wordt zirconiumpoeder bij bedrijven geproduceerd. De productie ervan is technologisch relatief ongecompliceerd. Het is gemaakt door de methode van metaal-thermische reductie. Voor chloriden wordt magnesium of natrium gebruikt en calciumhydride voor oxiden. Elektrolytisch zirkoniumpoeder wordt verkregen uit alkalimetaalchloriden. Het aldus geproduceerde materiaal wordt gewoonlijk gecomprimeerd. Dan wordt het gebruikt om zuigbaar zirkonium te produceren in elektrische boogovens. De laatste wordt onderworpen aan elektronenbundelsmelting in de laatste fase. Het resultaat is zirconium met hoge zuiverheid. Het wordt voornamelijk gebruikt in kernreactoren.

Zirkoniumdioxide: Productietechnologie en gebruiksgebied

Dit is een van de meest populaire verbindingen in de industrie en de nationale economie van zirkonium. In de natuur komt het voor in de vorm van baddelyiet minerale. Het is een wit kristallijn poeder met een grijze of geelachtige tint. Het kan bijvoorbeeld worden geproduceerd door de methode van jodide-raffinage. Als ruw materiaal worden de gebruikelijke metalen zirkoniumspoelen gebruikt. Zirkoniumdioxide wordt gebruikt bij de vervaardiging van keramiek (inclusief op het gebied van prothese), verlichtingsarmaturen en vuurvaste materialen, in de bouw, enzovoort.

Zircon reserves in de Russische Federatie

De productie van zirkonium in Rusland is natuurlijk alleen mogelijk door de aanwezigheid van zijn deposito's op het grondgebied van het land. De ertsreserves van deze groep in de Russische Federatie (in vergelijking met de wereld) zijn vrij groot. Op dit moment zijn er 11 dergelijke deposito's in Rusland. De grootste is Central, gelegen in de Tambov regio. De meest veelbelovende velden zijn op dit moment Beshpagir (Stavropol Territory), Kirsanov (Tambov regio) en Ordynskoye (Novosibirsk). Er wordt aangenomen dat de beschikbare zirkoonreserves in Rusland voldoende zijn om aan de eisen van het land te voldoen. De meest technologisch gunstige site is momenteel de Eastern Central Deposit.

statistiek

Zo is deze procedure voor elke staat, inclusief Rusland, heel belangrijk - de productie van zirkonium. De technologie van het vervaardigen is complex, maar de vrijlating ervan is in ieder geval meer dan gerechtvaardigd. Op dit moment is zirkonium het enige zeldzame metaal waarvan de productie en consumptie honderden duizenden ton bedragen. Rusland staat vierde ter wereld in zijn reserves. Structureel en kwalitatief verschilt de grondstofbasis van zirkonium in ons land sterk van de buitenlandse. Meer dan 50% van de ertsreserves van deze groep in de Russische Federatie zijn geassocieerd met alkaline granieten, 35% met zirkoon-rutile-ilmenietplaatsen en 14% bij baddelyite-kamferieten. In het buitenland zijn bijna alle reserves van dergelijke mineralen geconcentreerd in de kust-mariene zones.

In plaats van te sluiten

Zo hebben we ontdekt hoe zirkonium in Rusland wordt geproduceerd. Op de wereldmarkt vandaag is er helaas nogal een scherp tekort van dit metaal. Daarom rekenen op de invoer van Rusland is niet nodig. En daarom is het nodig om de ontwikkeling van eigen deposito's maximale aandacht te geven. Tegelijkertijd, om de grondstofbasis van zirkonium in Rusland te versterken, is het ook nodig om de meest effectieve technologieën te ontwikkelen voor het gebruik van geëxtraheerde grondstoffen.